1、 分析河岸边连续排放的污染物在二维河道中的浓度分布的特点及污染物运行过程中分布的变化过程，画出浓度分布示意图1 污染物岸边排放，进入水体后发生混合扩散，形成扩散羽， （1 分）控制方程：（1 分）污染物在 y 方向浓度呈正态分布，但只有半个扩散羽，岸边 x 轴上浓度最大，向对岸浓度降低。 （2 分）当 污染物到达对岸，当 y 方向混合均匀(3 分)2 可采用大气箱式模型，其中有分为单箱和多箱模型（2）使用单箱模型时，其箱体内的浓度做均匀化处理，因此对应某一时刻有一个浓度相应。计算精度较粗（3）使用多箱模型时，可计算不同地点，不同高度、不同风速条件下的浓度，精度相对较高（3）单箱模型的解为： （
2、2）)(1/0 tRluEXPluhQc3 分析河中心连续排放的污染物在二维河道中的浓度可能的变化规律，画出浓度分布示意图 小题要点：A 运用二维稳态模型判断污染物浓度在 x,y 方向上的运移变化（3 分）)/exp()2e(2uKyhuQCyB 在 y 方向上浓度呈正态分布，浓度最大点在河中 x 轴处（2 分）C.在 x 方向上，最大浓度值不断减小（2 分）图（3 分）YuxkDyyexuhQxC/42/),(yDuBx05.DuBx4.0分3，y4 有机物排入河道后，水体中的 BOD 和溶氧浓度会发生怎样的变化，分析融氧浓度变化特点并画出示意图A 溶氧自源处开始，浓度变化符合氧垂曲线的变化
3、特征，即自源点溶氧浓度不断降低，到最大氧亏点，水质最差，这个过程水体中耗氧作用强于大气复氧作用（2 分）B 其后，水体中溶氧浓度回升，这个过程，水体耗氧作用弱于大气复氧作用（2 分）C BOD 浓度从源点向下游方向不断降低，符合 s-p 模型中 BOD 变化方程（3分）图(3 分)在什么条件下必须考虑分子扩散、湍流扩散和弥散作用，为什么？1) 分子扩散是由分子的随机运动引起,在大气河流问题中总是忽略分子扩散作用,因为分子扩散作用于湍流扩散弥散作用相比,数量级太小,但在静水环境环境中,其为主要作用,不能忽略.2)湍流扩散作用是由于湍流长中分子的各种状态的瞬时值相对于其时间平均值的随即脉动而导致的
4、分散作用,所以在我们描述液体介质具有一定流速的流场时,采用时间平均值描述质点的各种状态时,就必须引入湍流扩散作用.,如深海大气环境.3)弥散作用是由于端面上流速不均引起,所以在用断面平均流速描述实际运动时,就必须考虑弥散作用 在细长的小河内可降解污染物瞬时排放的情况下,写出一维控制方程并写出边界条件和定解，说明污染物在水体中的运动变化特征。控制方程: ,边界条件:0C2xKxuD 0,;,00CX在稳态条件下将偏微分转为常微分方程,方程可变为 2 阶常系数齐次常微分方程,可获得通解.将边界条件带入,获得微分常数表达式,就获得定解.解:20412expxukDdu图略在体积为 200 立方米的公
5、寓中,使用一个煤油加热器取暖,此加热器以5ug/s 的速度排出 SO2,室内及室外空气中 SO2 初始浓度均为 100ug /m3,已知空气的流动速率为 50L/s(秒),且室内空气混合良好,试建立污染物控制方程,并计算稳态时的室内 SO2 浓度.有机物进入河道中发生降解.详细说明那些因子影响了河道中有机物降解的速度常数.说明有机物进入河道中,发生了那些相互关联的作用导致水质变化.证明高架连续点源最大落地浓度处的标准差为 2z=He2/2.（2 分） （2 分）两边求导：（3 分）（2 分） （1 分）说明模型验证的目的、方法和所需数据资料。 （本部、天平需做） 对于形状非常狭长的湖泊或水库，
6、污水在入湖处连续排放，请建立污染物控制方程，写出解并画出解的图象。 （本部学生做）山谷中，有厂连续排放某气态守恒污染物质，源强为 Q,混合层高度为 h,山谷长、宽为 a、b，有风以 u 速吹入山谷，空气中该种污染物的本底浓度为C0,使用质量平衡原理建立污染物浓度的控制方程,写出解并画出图象。分析无穷长时段后，浓度的变化规律。 （天平学生做）通过零维模型说明湖泊水质动态变化与稳态变化的关系，并画出污染物浓度在稳态变化时的示意图。说明模型建立的基本过程0)(2()(1)( 2222 zeHzHzz euaQeuaQc zz 12ez 2ez简要说明 S-P 模型的由来（要有基本的推导过程）对于某瞬
7、时排放的非守恒污染物质在湖泊深度方向建立一维模型，无需考虑物质的沉降,写出解析解，并画出深度方向的浓度分布图在细长的小河内可降解污染物瞬时排放的情况下,写出一维控制方程并写出边界条件和定解，说明污染物在水体中的运动变化特征。 在细长的小河内可降解污染物瞬时排放的情况下,写出控制方程并写出边界条件和定解。如在其下游设一监测断面，写出水团污染物浓度最大点通过该断面的时间表达式。初值：t=0,c=c0; 边值：x=0 ， c=c0 ；x= ， c=0 （3）如图：上风向污染物的分布是均匀的，分析所有的小箱体中，那个污染物浓度最高?其中4321951,uuQu4u3u2u1Q1 Q5 Q9因为 （2）
8、所以上层子箱的扩散较下层子箱好，4321951,uu其浓度要较下面的箱的浓度低（3）而处在上风处的污染物向下风输送，故下风垂直的面内的污染物浓度较上风垂直面内相通高度上的浓度大（3）所以 9 箱浓度最大。 （2） 假设污染源在长江岸边连续排放，分析污染物在水体中浓度分布及其可能）时 浓 度 最 大 （得 当由 4uxt4),( 224)(4)( utDxxkttDuxxkt xeAMeAMtxC变化，写出控制方程,画出示意图2 污染物岸边排放，进入水体后发生混合扩散，形成扩散羽， （1 分）控制方程：（1 分）污染物在 y 方向浓度呈正态分布，但只有半个扩散羽，岸边 x 轴上浓度最大，向对岸浓
9、度降低。 （2 分） yDuBx05.，yux4.0当 污染物到达对岸，当 y 方向混合均匀(3 分) 计算城市总体大气污染物浓度时，可采用那些模型进行计算？说明其中的不同，运用其中一个模型，写出解析解。可采用大气箱式模型，其中有分为单箱和多箱模型以及面源模型（2）使用单箱模型时，其箱体内的浓度做均匀化处理，因此对应某一时刻有一个浓度相应，计算精度较粗；（3）使用多箱模型时，可计算不同地点，不同高度、不同风速条件下的浓度，精度相对较高；面源模型不需划分箱体，计算灵活（3）单箱模型的解为：（2）)(1/0 tRluEXPluhQc 分析河中心连续排放的污染物在二维河道中的浓度可能的变化规律，画出
10、浓度分布示意图A 运用二维稳态模型判断污染物浓度在 x,y 方向上的运移变化（3 分）)/exp()2e(2uKyhuQCyB 在 y 方向上浓度呈正态分布，浓度最大点在河中 x 轴处（2 分）C.在 x 方向上，最大浓度值不断减小（2 分）uxkDyyexuhQxC/42/),(yDuBx05.DuBx4.0分3图（3 分）Y 有机物排入河道后，水体中的 BOD 和溶氧浓度会发生怎样的变化，分析融氧浓度变化特点并画出示意图A 溶氧自源处开始，浓度变化符合氧垂曲线的变化特征，即自源点溶氧浓度不断降低，到最大氧亏点，水质最差，这个过程水体中耗氧作用强于大气复氧作用（2 分）B 其后，水体中溶氧浓
11、度回升，这个过程，水体耗氧作用弱于大气复氧作用（2 分）C BOD 浓度从源点向下游方向不断降低，符合 s-p 模型中 BOD 变化方程（3分）图(3 分)三 是非题（每题 1 分）1 最优化方法（梯度法）估计参数的原理和线形回归法类似（）2 环境系统大多数模型是灰箱模型（）3 稳态模型的求解处理和动态模型相比较为复杂（）4 高斯点源大气模型中只考虑地面的反射作用 （）5 建立大气面源污染模型时，往往可以直接套用点源公式（）6 一维河道中有机物的浓度变化符合氧垂曲线的变化规律（）7 高架点源模型中的风速是指烟轴上的风速（）8 大气环境质量模型中，描述湍流扩散的主要参数是 （）zyxE,9 高架
12、点源的烟气抬升高度是主要受烟气的热释放率影响（）10 所有的湖泊都有翻池现象（）1 2 3 4 5 6 ，7 ，8 ，9 ，101）当模型为非线性模型时，其中多个参数的估计方法要使用梯度法2）s-p 模型是描述一位河道中水质变化的瞬时模型3）湖泊模型中吉迪模型和沃伦威德尔模型不同，在于该模型解决了下沉物质量的估算问题4）在模型构建过程中，需要一套监测数据就可完成模型构建的所有需要。5）当一条装载污染物的船在细长河道中突然沉没时，污染物泄漏造成的浓度变化最适合用一维稳态模型来计算6）一维河道中有机物的浓度变化符合好氧曲线的变化规律7）高架点源模型中的风速是指地面风速8）大气环境质量模型中，描述湍
13、流扩散的主要参数是 zyxD,9）高架点源的有效源高是指烟囱的物理高度10）湖泊翻池现象混合了上下层的水体，因此可使用单层或分层箱式模型来描述。11）当河道中监测断面固定时，污染团过监测断面的污染物浓度随时间变化不再成正态分布12）1）， 2 ，3，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ，9 ，10111）环境质量模型求解较困难，只有在某特定条件下求得解析解（）1）环境质量模型求不出解时，我们就只能放弃对污染物浓度计算2）污染物进入环境介质，我们假定污染物质点与环境介质质点不具有相同的流体力学特征（）3）吉柯奈尔-狄龙（吉-狄）湖泊模型是在沃伦威德尔模型基础上演化而来（）4）较浅的湖泊存在“翻池”现象（
14、）5）内河航船的废气派放应用线源公式进行处理（）11 2 3 4 5 1 最优化方法（梯度法）估计参数的原理和线形回归法类似（）2 环境系统大多数模型是灰箱模型（）3 稳态模型的求解处理和动态模型相比较为复杂（）4 高斯点源大气模型中只考虑地面的反射作用 （）5 建立大气面源污染模型时，往往可以直接套用点源公式（）6 一维河道中有机物的浓度变化符合氧垂曲线的变化规律（）7 高架点源模型中的风速是指烟轴上的风速（）8 大气环境质量模型中，定量描述扩散的主要参数是 （）zyxE,9 高架点源的烟气抬升高度是主要受烟气的热释放率影响（）10 所有的湖泊都有翻池现象（）11 ADTL 模型的假设条件是
15、所求点的浓度受到上风向所有区域的影响56789101）当模型为非线性模型时，其中（单个参数）多个参数的估计方法要使用梯度法2）s-p 模型是描述一位河道中水质变化的瞬时模型3）湖泊模型中吉迪模型和沃伦威德尔模型不同，在于该模型解决了下沉物质量的估算问题4）在模型构建过程中，需要一套监测数据就可完成模型构建的所有需要。5）当一条装载污染物的船在细长河道中突然沉没时，污染物泄漏造成的浓度变化最适合用一维稳态模型来计算6）一维河道中有机物的浓度变化符合好氧曲线的变化规律7）高架点源模型中的风速是指地面风速8）大气环境质量模型中，描述湍流扩散的主要参数是 zyxD,9）高架点源的有效源高是指烟囱的物理
16、高度10）湖泊翻池现象混合了上下层的水体，因此可使用单层或分层箱式模型来描述。1）， 2 ，3，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ，9 ，101）当模型为非线性模型时，其中多个参数的估计方法要使用梯度法2）s-p 模型是描述一位河道中水质变化的瞬时模型3）湖泊模型中吉迪模型和沃伦威德尔模型不同，在于该模型解决了下沉物质量的估算问题4）在模型构建过程中，需要一套监测数据就可完成模型构建的所有需要。5）当一条装载污染物的船在细长河道中突然沉没时，污染物泄漏造成的浓度变化最适合用一维稳态模型来计算6）一维河道中有机物的浓度变化符合好氧曲线的变化规律7）高架点源模型中的风速是指地面风速8）大气环境质量模型中
17、，描述湍流扩散的主要参数是 zyxD,9）高架点源的有效源高是指烟囱的物理高度10）湖泊翻池现象混合了上下层的水体，因此可使用单层或分层箱式模型来描述。1）， 2 ，3，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ，9 ，101）当模型为非线性模型时，其中多个参数的估计方法要使用最优化方法2）s-p 模型是描述一位河道中水质变化的瞬时模型3）湖泊模型中吉迪模型和沃伦威德尔模型不同，在于该模型解决了下沉物质量的估算问题4）河口水质模型所描述溶氧浓度分布与普通河道中的溶氧浓度分布完全一致。5）当一条装载污染物的船在细长河道中突然沉没时，污染物泄漏造成的浓度变化最适合用一维稳态模型来计算6）一维河道中有机物的浓度变
18、化符合氧垂曲线的变化规律7）高架点源模型中的风速是指地面风速8）大气环境质量模型中，描述湍流扩散的主要参数是 zyxD,9）高架点源的有效源高是指烟囱的物理高度10）所有的湖泊都有翻池现象1）， 2 ，3，4 ，5 ，6 ，7 ，8 ，9 ，10四 计算题：1) 均匀稳态河流，岸边排放，河宽 50 米，水深 10 米，平均流速 1m/s,横向弥散系数 为 0.05（ ） ，岸边有一企业因事故发生连续泄漏，物质不YDs/m2衰减，源强为 100g/s,离该厂 5000 米处的对岸岸边有一取水口，求：(1)泄漏 20 分钟之后，取水口处污染物浓度(2)5000 米处扩散羽宽度(3)5000 米处污
19、染物最大浓度污染物到达岸边距离 分 ）（ 分 ）分 ）（分 钟 污 染 物 未 到 岸 边 ， 分 ）分 （秒 分 ）28.42 2(4.50*./ c038.427501(2750*1.2muXDt muBxyYy2）某地规划建设一火力发电厂，以煤作燃料，年燃煤 100104t,煤的含硫量为 1%，燃烧时 SO2的转化率为 90%，烟囱的有效源高为 100 米，年平均风速为 2m/s,地面反射率为 1，稳定度相应参数为： ,求烟囱下风向 1000 米处 15 米高处6.0,7.;69.0,37. 2211 住宅楼附近的 SO2的浓度，最大污染点位于何处 分 ）（ 3/103.658.310
20、)6.30exp()7.16exp(.42857),(63mgC 米1320,8.5,7.,2222 xxHezz 已知某河段流量为 216104 m3/d,流速 46km/d,水温为 13.6 0 C,河道中大气复氧系数为 1.82d-1 ,污染物的衰减速度常数为 0.94d-1 ,污染物的沉降速度常数为-0.17 d-1， 河段始端废水排量为 10104 m3/d， BOD 为 500 mg/l,溶氧为0，河段始端上游来水中 BOD 为 0，溶氧为 8.95mg/l.（1）求该河段 6km 处河水 BOD 浓度和氧亏 D.（2）求最差水质点的距离Q（SO 2 ）= 2 （10010 41031030.010.9）/（365243600）=1.81010/（365243600）=570g/s （3 分） )(21exp)(2(1exp2),( 22 zyZyzyx HHzuQHZYXC 分 ）（)(e)(e)10,5( 22 zZzyxz分 ）分 ）（ .8106.29.1Xzy)(/45.02(/2),(3max 1/4)2(1/4)2(/42分 分 ）gc eeeuxDhQCnuxDyBnuxDyBuxDyy
